5月12日，廣西南寧，“第二十屆非線性振動暨第十七屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議”圓滿落幕。會議聚焦了運載工具動力學與控制、流固耦合振動、動力學與實驗技術(shù)、隨機振動與隨機動力學、微納結(jié)構(gòu)振動等關(guān)鍵議題。
千眼狼科學儀器攜自主研發(fā)的高速攝像機、數(shù)字圖像相關(guān)DIC測量系統(tǒng)、粒子圖像測速PIV系統(tǒng)受邀參會，并向與會專家學者展示了非線性振動領(lǐng)域中的經(jīng)典應(yīng)用。
應(yīng)用領(lǐng)域1—運載工具動力學與控制
運行中的飛機、汽車等運載工具在各種復雜激勵下，產(chǎn)生非線性振動。研究關(guān)鍵部位如車身、機翼的振動特性，可評估載具的性能和舒適性，助力優(yōu)化運載工具的動力學設(shè)計。
千眼狼高速攝像機以每秒數(shù)千幀捕捉汽車輪胎經(jīng)過減速帶時的局部變形情況，包括輪胎花紋塊的擠壓細節(jié)。通過拍攝的序列圖像進行處理和分析，計算出輪胎振動的頻率和周期。
DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)可對輪胎表面進行全場應(yīng)變測量。通過在輪胎表面施加散斑圖案，然后利用高速攝像機拍攝輪胎經(jīng)過減速帶的圖像序列，計算出輪胎花紋塊和胎側(cè)等關(guān)鍵部位的應(yīng)變分布，為輪胎的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
應(yīng)用方向2—流固耦合振動
流體與固體結(jié)構(gòu)如橋梁、風力發(fā)電機葉片之間的相互作用會導致振動現(xiàn)象。利用PIV流場測量系統(tǒng)測量橋梁周圍風流場的速度和渦量變化，利用高速攝像機記錄橋梁的振動情況。結(jié)合二者的數(shù)據(jù)，可以分析風流場變化與橋梁振動的互作機制，用于在橋梁前緣后緣底部等增加抗渦措施，減輕渦流的影響，提高橋梁設(shè)計的安全性。
應(yīng)用領(lǐng)域3—動力學與振動實驗技術(shù)
機翼在氣流作用下可能會出現(xiàn)一階彎曲振動、二階彎曲振動以及扭轉(zhuǎn)振動，這些多個階次的振動模式可能同時存在或相互耦合。利用高速攝像機可以清晰捕捉到機翼在不同振階下的位移變化，DIC測量系統(tǒng)通過圖像序列，可確定不同振動模式的頻率、振幅和相位參數(shù)。
應(yīng)用領(lǐng)域4—隨機振動與隨機動力學
地震模擬實驗主要通過振動臺模擬地震隨機性的激勵源，利用高速攝像機、DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)捕捉結(jié)構(gòu)損傷演化過程圖像序列，通過在模型表面施加散斑圖案，實時測量結(jié)構(gòu)件各個點在隨機激勵源下的位移、應(yīng)變和振動模態(tài)，進而評估模型建筑物在地震作用下的損傷和失效機制。
應(yīng)用領(lǐng)域5—微納結(jié)構(gòu)振動研究
在微納結(jié)構(gòu)如摩擦電動納米發(fā)電機（TENG）的振動研究中，利用高速攝像機捕捉TENG在不同拉伸應(yīng)變下的振動瞬態(tài)圖像，揭示振動頻率、振幅與接觸面積的動態(tài)關(guān)系，為能量搜集效率的優(yōu)化提供依據(jù)。DIC測量系統(tǒng)則通過全場應(yīng)變測量，定量表征復合材料的局部應(yīng)變分布，為研發(fā)人員優(yōu)化微納結(jié)構(gòu)設(shè)計、提升關(guān)鍵性能提供支持。
5 結(jié)語
千眼狼高速攝像機、DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)及PIV流場測量系統(tǒng)，以其高時空分辨率、多場耦合分析能力，為非線性振動理論的完善、控制技術(shù)的創(chuàng)新以及工程應(yīng)用的拓展提供實驗數(shù)據(jù)支持，推動我國非線性振動領(lǐng)域的研究持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新。
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